铁路通信网中光纤通信网络的规划与设计

狄群杰

（国家能源集团新朔铁路有限责任公司大准铁路分公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

0 引 言

目前，我国铁路通信网已经形成了以光缆、无线通信、卫星通信为主，铁路综合数字移动通信系统（Global System for Mobile communications-Railway，GSM-R）为辅的现代化通信网络。铁路通信网具体内容如下。首先，光缆通信。光纤传输速度快、容量大、可靠性高，已成为铁路通信的主要传输方式。其次，无线通信。包括GSM-R 和无线列车等系统，实现了列车与地面之间的实时通信，提高了列车运行的效率和安全性。其中，GSM-R 系统专门为铁路通信设计，支持高速移动下的数据传输，适用于高速列车通信。最后，应急通信。具备在紧急情况下快速搭建通信平台的能力，为突发事件提供及时的支援。尽管我国铁路通信网已经取得了长足的进步，但仍面临一些挑战，如网络安全、设备维护、技术更新等。随着5G、物联网、人工智能等技术的发展，铁路通信网将进一步升级，实现更高效、更智能的通信[1]。

1 光纤通信网络技术

1.1 光纤入网技术的演变

光纤入网技术是将光纤作为传输媒介，连接用户和网络服务提供商之间的网络接入技术。随着通信技术的不断发展，光纤入网技术也在不断演变和改进。下面将介绍光纤入网技术的演变过程。光纤入网技术演变如图1 所示。

图1 光纤入网技术演变

首先，单模光纤入网技术。单模光纤是一种具有较小的传输损耗和较高的传输带宽的光纤类型。单模光纤入网技术最早应用于长距离通信，如城市间、国际间的通信传输。它使用较小的核心直径和折射率递减的光纤来实现光信号的传输，可以支持更高的传输速率和更长的传输距离。然而，单模光纤入网技术成本高昂和安装复杂，在家庭和企业网络中难以普及[2]。

其次，多模光纤入网技术。多模光纤是一种具有较大的核心直径和较低的传输带宽的光纤类型。多模光纤入网技术与单模光纤入网技术相比，更容易安装和维护，逐渐成为光纤入网技术的主流。多模光纤入网技术可以通过光纤信号的多次反射来传输光信号，但光信号在传输过程中存在色散和衰减等问题，传输距离较短，适用于局域网和城域网等相对较短距离的网络接入。

再次，直达光纤入网技术。直达光纤入网技术是一种通过光纤直接连接到用户住户或企业的入网方式。该技术通过光纤为用户提供高速、稳定和安全的网络接入服务。直达光纤入网技术可以通过光纤的端口直接连接到用户的网络设备，如光猫或光纤网关，实现光纤接入。这种技术能够提供更高的传输速率和更稳定的网络连接，适用于大型企业、学校、医院等需要高带宽和高稳定性网络的场景。

最后，光纤到户技术。光纤到户技术是指将光纤网络延伸到用户住户或企业的入网方式。在光纤到户技术中，光纤通常从网络提供商的设施延伸到用户的建筑物或住户单元，并通过光纤终端设备与用户的网络设备连接。这种技术可以提供高速、稳定和安全的网络接入，同时便于网络服务提供商进行网络管理和维护。光纤到户技术是当前较为常见的光纤入网技术，已经在许多地区得到广泛应用[3]。

1.2 光纤接入网的构成模块

光纤接入网的构成模块重点涵盖光远端设施、网络模块、局端设施以及光纤路终端设施等4 个重点构成模块。光纤接入网通过光纤技术将信号传输到用户的网络接入点，并提供高速、稳定的网络连接。光纤接入网的详实现状如图2 所示。

图2 光纤接入网

首先，光远端设施。光远端设施是指位于网络服务提供商或运营商设施的一侧，用于提供光纤接入的设备和设施。这些设施通常包括光纤主干线、光纤交换机、光纤分配设备等，用于将光信号传输到光纤接入网的局端设施。

其次，网络模块。网络模块是指光纤接入网中用于传输和处理数据的模块。该模块包括光纤交换机、路由器、交换机等设备，将光信号转换为电信号，并进行数据交换、路由和转发等操作。网络模块是光纤接入网中数据传输和处理的关键部分。

再次，局端设施。局端设施是连接光纤接入网和用户的设施，位于用户所在的局域网或小区内。局端设施通常包括光纤分配箱、光纤接入盒等设备，将光信号从光纤线路转换为用户可以使用的信号，并将信号分配给各个用户。局端设施是光纤接入网和用户之间的桥梁。

最后，光线路终端设施。光线路终端设施是用户设备和光纤接入网之间的设备。光线路终端设施可以是光猫、光纤网络终端设备等，将光纤信号转换为用户设备可以使用的信号，如以太网信号或Wi-Fi 信号等。光线路终端设施是用户接入光纤网络的关键设备[4]。

2 铁路通信网中光纤通信网络的规划

在铁路通信网中，光纤通信网络的规划主要包括配线安装、充电、设施调试以及和整体测试。

2.1 配线安装

光纤通信网络的配线安装是铁路通信网中的重要环节。首先，需要确定光纤路径，即确定信号传输的路径和布局。其次，考虑铁路线路的布局和结构，并考虑通信需求的覆盖范围。再次，需要进行光纤管道的布置，保证光缆的有序布局。最后，布置光纤管道时，需要考虑光纤的弯曲半径和保护措施，以避免光纤的损坏或光信号的衰减。

2.2 充 电

充电是指给光纤通信设施提供所需的电力，以确保设施正常运行和提供稳定的通信服务。在充电过程中，需要根据设备的电源要求和接口类型选择适当的充电方式。有些光纤通信设施需要使用交流电源进行充电，而另一些可能需要使用直流电源。同时，需考虑充电电源的稳定性和可靠性，以确保设备能够正常工作。

2.3 设施调试

在充电完成后，需要对设施进行调试。设施调试是在充电完成后的一个重要步骤，主要目的是确保设施能够正常连接和传输音频和信息。调试的焦点通常集中在单机的音频接入口、信息端口以及信息接收口。通过调试，可以验证设施的连接性、传输功能和各个单元之间的协调性。在调试过程中，需要进行相应的测试和调整，以确保设施的正常运行[5]。

2.4 整体测试

整体测试可以验证光纤通信网络的性能和可靠性。在完成设施调试后，需要进行整体测试。这包括对光纤的传输速率、信号质量等指标进行检测和评估。通过整体测试，可以评估光纤通信网络在实际应用中的性能表现，并确定是否满足通信需求。同时，整体测试有助于发现潜在的问题和改进空间，以增强光纤通信网络的可靠性和稳定性。

3 铁路通信网中光纤通信网络的设计

3.1 恪守简约构建，彰显入网优越性

在设计光纤通信网络时，应坚持简约构建的原则，避免过度复杂化。简约的设计不仅可以降低维护成本，增强网络的可靠性，而且可以彰显光纤通信的优越性。应充分利用光纤通信的优势，如高速传输、低误码率等，来设计网络拓扑结构，选择合适的传输协议，以及配置合适的设备。

3.2 保障铁路通信光纤接入网的质量

铁路通信光纤接入网的质量直接影响铁路通信网络的稳定性。为确保光纤接入网的质量，需要采取一系列措施。首先，需要选择高质量的光纤接入设备，确保设备的质量和稳定性。其次，需要建立完善的维护管理制度，定期对光纤线路进行检查和维护，及时发现和处理故障。最后，需要制定应急预案，以应对可能出现的突发事件。

4 结 论

设计铁路通信网中的光纤通信网络需要坚持简约构建的原则，确保光纤接入网的质量。通过这些设计，可以构建一个高效、稳定和安全的光纤通信网络，为铁路通信的发展提供有力支持。未来，铁路通信更多地依赖于光纤通信网络，这不仅是科技发展的必然趋势，也是提高铁路运输效率、提升服务质量的重要手段。